اثرات تنش شوری روی برخی ویژگی‌های فیزیولوژیکی و محتوی رنگیزه‌ای ارقام چغندرقند

نوع مقاله : کامل علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه زیست‌شناسی دانشکده علوم دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیولوژی گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

3 دانشجوی دکترای گروه زیست‌شناسی دانشکده علوم دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

چکیده

چغندرقند از گیاهان شور­پسند می‌باشد که ارقام مختلف آن در مراحل مختلف رشد، مکانیسم­های مختلفی را در پاسخ به شوری نشان می­دهند. به ­منظور بررسی اثرات شوری روی برخی ویژگی­های فیزیولوژیکی و محتوای رنگیزه­ای ارقام چغندرقند، آزمایشی در سال 1399 به­صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه­ دانشگاه محقق اردبیلی اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل چهار سطح شوری (صفر، 50، 100 و 150 میلی‌مولار کلریدسدیم) و پنج رقم چغندرقند جام، مطهر، IC، BR1 و  7223 بود. نتایج نشان داد که در همه ارقام مورد مطالعه، تنش شوری سبب کاهش صفاتی مانند کلروفیل فلئورسانس، هدایت روزنه­ای، شاخص نسبی کلروفیل و پارامترهای رشدی شامل وزن‌تر و خشک ریشه و اندام‌هوائی گردید. در مقابل تنش‌شوری سبب افزایش معنی­دار غلظت رنگیزه­­هایی مانند بتالاین­ها و فلاونوئیدها گردید. کمترین میزان کاهش در پارامترهای رشدی شامل وزن تر و خشک اندام‌ها در رقم جام، مشاهده شد و این تغییرات کمتر از 20 درصد نسبت به نمونه‌های شاهد در تیمار بدون‌تنش بود. این در حالی است که تغییرات پارامترهای رشد در رقم مطهر بیشتر از سایر ارقام بوده و تا 40 درصد نیز می‌رسید. این روند نشان‌گر تحمل بیشتر رقم جام نسبت به سایر ارقام مورد مطالعه در قبال شوری بود. در مورد برخی پارامترهای فیزیولوژیک مثل کارائی فتوشیمیایی فتوسیستم(2) نیز نتایج مشابهی به‌دست آمد. ارقام جام و مطهر به‌ترتیب با 20 و 36 درصد کمترین و بیشترین تغییرات کاهشی را در بین ارقام مورد مطالعه داشتند. همچنین در تنش‌شوری میزان افزایش رنگیزه‌ها اعم از فلاونوئیدها و بتالاین‌ها در رقم مطهر بیشتر قابل مشاهده بوده و تا سه برابر نسبت به نمونه‌های همین رقم در گروه شاهد می‌رسید. با توجه به بررسی انجام شده که با استفاده از تراز رنگیزه‌های گیاهی و نیز شاخص­های فیزیولوژیکی و رشد انجام شد می­توان رقم جام را در بین ارقام مورد مطالعه لااقل تا حد 150 میلی مولار نمک به­عنوان رقم متحمل‌تر به حساب آورد. در این بین، ارقام مطهر،7223،BR1  و IC  به شکل نسبی و مقایسه‌ای تحمل کمتری نسبت به شوری داشتند. همچنین می‌توان نتیجه‌گیری کرد که بین میزان تحمل به شوری در ارقام چغندرقند و میزان رنگیزه‌های بتالاینی رابطه معکوسی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of salinity stress on some physiological traits and pigment content of sugar beet cultivars

نویسندگان [English]

  • S.M. Razavi 1
  • R. Agayari 2
  • P. Nasrollahi 3
1 Associate professor of Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 MS student of Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
3 PhD student of Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Sugar beet is a halophyte plant with different physiological mechanisms against salinity at different growth stages. To evaluate the effects of salinity on physiological characters and pigment content of sugar beet cultivars, a study was conducted in a complete randomized design with three replications in University of Mohaghegh Ardabili in 2020. Four salinity levels of 0, 50, 100, and 150 mMol of NaCl and five sugar beet cultivars including Jaam, Motahar, 7233, BR1, and IC were used as treatments.  Results showed that in all studied cultivars, salinity stress caused a decrease in traits  such as chlorophyll florescence, stomatal conductance, relative chlorophyll index and growth parameters including fresh weight and dry weight of root and shoot. On the other hand, salinity stress caused a significant increase in the concentration of pigments such as betalains and flavonoids. The lowest amount of decrease in growth parameters including fresh weight and dry weight of organs was observed in Jaam cultivar, and these changes were less than 20% compared with control samples under normal treatment. Meanwhile, variation in growth parameters in Motahar cultivar were more than other cultivars and reach up to 40%. This trend showed the higher tolerance of Jaam cultivar to salinity than other studied cultivars. Similar results were obtained for some physiological parameters such as phytochemical efficiency of photosystem II. The lowest and highest decreasing variations were observed in Jaam (20%) and Motahar (36%), respectively. In addition, under salinity stress, increase in pigments including flavonoids and betalains was more visible  in Motahar cultivar and reached up to three times compared with the samples of the same cultivar in the control group. According to the evaluations conducted using plant pigments level as well as physiological and growth indicators, Jaam cultivar can be considered as the most tolerant cultivar among studied cultivars at least up to 150 mM salt. In the meantime, Motahar, 7223, BR1 and IC were comparatively less tolerant to salinity. It can also be concluded that there is an inverse relationship between the amount of tolerance to salinity in sugar beet cultivars and the amount of betalain pigments.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Betalines
  • Flavonoids
  • Salt
  • Sugar Beet

مراجع

Asadi N, Hasibi P, Roshanfekr H, Meskarbashi M. Study of Photosynthesis and Respiration Changes in Different Sugar Beet (Beta vulgaris L.) Genotypes Under Salinity Stress. Plant product. 2012; 35(1):55-69.
Bahreini Z. Preparation and formulation of food grade betalain from Beet root and Cactus Pears (Opuntia). Journal of Innovative Food Technologies. 2016; 4(14):115-129.
Bonat G, Su-Ling M. Impact of extraction and processing conditions on betalains and comparison of properties with anthocyanins—a current review. Food Research International. 2017; 100(4): 501-509.
Cai Y, Sun M, Corke H. Antioxidant activity of betalains from plants of the Amaranthaceae. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2003; 51(8):2288–94.
Chang CC, Yang MH, Wen HM, Chern JC. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis. 2002; 10(1): 178-182.
Chaves M, Flexas MJ, Pinheiro C. Photosynthesis under drought and salt stress regulation mechanisms from whole plant to cell. Annales Botanici. 2009; 103(4): 551-560.
Eryılmaz F. The Relationships between salt stress and anthocyanin content in higher plants. Biotechnology and Biotechnological Equipment. 2016; 20(1): 47-52.
Gandía-Herrero F, Escribano J, García-Carmona F. Biological activities of plant pigments betalains. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016; 56(6): 937–945.
Hadadi T, Najafi M. Determination of extraction efficiency and stabilization of red beet betaine pigment. Journal of Innovative Food Technologies. 2016; 3(12):57-63.
 Ilkaee M, Forouzesh P, Habibi D, Talegani D, Rajabi A. Response of different sugar beet genotypes to water deficit stress. Journal of Sugar Beet. 2016; 32(2):135-146.
Jahadakbar M, Ibrahimyan H, Vahedi S. Response of sugar beet to saline irrigation water in different growth stages Journal of Sugar Beet.  2011; 27(1):53-66.
Khan MI, Giridhar P. Plant betalains: Chemistry and biochemistry. Phytochemistry 2015; 117(2): 267–295.
Khan MI. Plant betalains: Safety, antioxidant activity, clinical efficacy and bioavailability. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety2016; 15(2): 316–330.
Khayam S, Jahadakbar M, Noshad H, Rozbeh F. Effect of salt stress on photosynthetic components of sugar beet under greenhouse and field conditions. Journal of Sugar Beet. 2014; 30(1):59-73.
Khayamim S, Tavakkol Afshari R, Sadeghian SY, Poustini K, Rouzbeh F, Abbasi Z. Seed germination, plant establishment, and yield of sugar beet genotypes under salinity stress. Journal of Agricultural Science and Technology. 2014; 16(7): 779-790.
Miguel M. Betalains in some species of the Amaranthaceae family. Faculty of Science and Technology. 2018; 7(53): 1-33.
Montes-Lora S, Hurtado N, Mosquera N, Heredia FJ, Cejudo-Bastante MJ. Effect of technological practices on individual betalains and antioxidant activity of Columbian betalain-rich raw materials. International Journal of Food Science and Technology. 2016; 51(9): 1041–1047.
 Nourani Azad H, Emadi AR, Borzoo A. Response of some physiological traits to salinity stress in sugar beet (Beta vulgaris L.). Plant Echology .2009; 1(19):17-28.
Razavi SM, Heseinzadeh S, Navid SL. The effects of (–)-carvone as an allelochemical compound on germination, growth and activity of enzymes in lettuce plants. Plant Stress Physiololgy. 2014; 1(1): 35–42.
Rosa- Ibarra MDL, Maiti RK. Biochemical mechanism in glossy sorghum lines for resistance to salinity stress. Journal of Plant Physiology. 1995; 146(1995):515-519.
San Martín-González MF, Cardoso-Ugarte GA. Sosa-Morales ME. Ballard T. Liceaga A. microwave-assited extraction of betalains from red beet (Beta vulgaris. LWT). Food Science and Technology. 2014; 59(1): 276–282
Santos CV. Regulation of chlorophyll biosynthesis and degradation by salt stress in sunflower leaves. Scientia Horticulturae. 2004; 103(1): 93-99.
Sim Keshzadeh N, Mobli M. Etemadi N. Bani Nasab B. Evaluation of cold resistance in some olive cultivars by measuring chlorophyll fluorescence and Physical injuries. Journal of Horticultural Science. 2010; 24(2):163-169.
Slimen IB. Najar T, Abderrabba M. Chemical and antioxidant properties of betalains. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017; 65(4): 675–689.
Stefanowska M, Kuras M, Kacperska A. Low temperature-induced modifications in cell ultrastructure and localization of phenolics in winter oilseed rape (Brassica napus var. oleifera L.) leaves. Annals of Botany. 2002; 90(1): 1-9.
Stintzing FC, Carle R. Functional properties of anthocyanins and betalains in plants, food and in human nutrition. Trends in Food Science & Technology. 2004; 15(1): 19–38.
Stintzing FC, Carle R. Betalains- Emerging prospects for food scientists. Trends in Food Science & Technology. 2007;18(2007): 514–552.
Sturzoiu A, Stroescu M, Anicuţa S, Tănase D. Betanine extraction from Beta Vulgaris– experimental research adds statistical modeling. UPB Scientific Bulletin, Series B. 2011;73(1) :145-156.

Tahjib- UI-Arif MD, Al Mamun Sohag A, Afrin S, Khayrul Bashar K, Afrin T, Mahmud S, Sadik Polash M, Hossein T, Abu Taher S, Brestic M, Murata Y. Differential response of sugar beet to long-term mild to severe salinity in a soil– pot culture. Agriculture. 2019; 9(10): 223.

Tariq al-Islami M, Kafi M, Nezami A, Zarghami R. Investigation of the interaction of cold and drought stress on changes in chlorophyll index, content Relative leaf water, electrolyte leakage and grain yield in three maize hybrid cultivars. Journal of Crop Breeding. 2017; 9(23):146-156.
Wazan S, Ranji Z, Hoshdar Tehrani M, Qalavand A, Shariat Panahi M. Drought stress effect on abscisic acid accumulation and stomatal conductivity of sugar beet. Iranian Journal of Crop Science. 2002; 4(3):176-182.
چغندرقند
دوره 37، شماره 2
مهر 1400
صفحه 179-191

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار